一種改進(jìn)的頻率選擇表面等效電路模型

摘要：等效電路模型可以快速分析具有平行直線(xiàn)單元的頻率選擇表面，然而，現有的等效電路模型由于沒(méi)有考慮介質(zhì)厚度與相對介電常數的影響，在分析介質(zhì)加載的頻率選擇表面時(shí)出現偏差。提出了一種方法，即將等效介電常數的概念引入到模型中，等效介電常數為介質(zhì)厚度和相對介電常數的函數，采用曲線(xiàn)擬合確定該函數。通過(guò)仿真驗證該模型在分析介質(zhì)加載頻率選擇表面時(shí)精度較好。
關(guān)鍵詞：頻率選擇表面；等效電路模型；曲線(xiàn)擬合；相對介電常數

頻率選擇表面(Frequency Selective Surface，FSS)的等效電路模型分析法是一種近似分析方法，可用于分析具有平行直線(xiàn)單元的FSS，如柵格單元、方環(huán)單元、雙矩形環(huán)單元、基督十字單元等。等效電路模型的最大優(yōu)點(diǎn)是算法簡(jiǎn)單、省時(shí)，可以在普通微型計算機上運行，有比較好的計算精度，物理意義明確，特別適用于工程設計。然而，現有的等效電路模型的經(jīng)驗公式中均不含介質(zhì)厚度h和相對介電常數ε，所以，在分析有介質(zhì)加載的FSS會(huì )出現偏差。為了解決這一問(wèn)題，本文提出了一種曲線(xiàn)擬合與等效電路模型相結合的思路。
在等效電路模型基礎上，首先修改模型中的等效介電常數εeff為介質(zhì)厚度h與介質(zhì)相對介電常數εr的二元函數。其次，通過(guò)對介質(zhì)加載的FSS仿真，并與等效電路模型比較，反復修正εeff。最終得到εeff的較為精確的表達式，改進(jìn)等效電路模型。

1 等效電路模型介紹
1．1 傳統等效電路模型
現考慮以單一介質(zhì)為襯底的單層FSS結構，FSS單元的上方為空氣，下方為介質(zhì)襯底，為了分析方便，可以把空氣與介質(zhì)襯底等效為一個(gè)相對介電常數為εeff的單一介質(zhì)，εeff為等效介電常數。根據文獻和文獻，有等效電路經(jīng)驗公式如下所述：
(1)方環(huán)結構等效電路經(jīng)驗公式

然后根據LC回路以及傳輸線(xiàn)理論，就可以得到FSS的傳輸系數?？梢钥闯?，等效電路經(jīng)驗公式中不含介質(zhì)厚度h和相對介電常數εr，卻含有一個(gè)等效介電常數εeff，而εeff的取值沒(méi)有固定的方法，為了完善等效電路經(jīng)驗公式，需要找出厚度h和相對介電常數εr與等效介電常數εeff之間的關(guān)系表達式：εeff=f(h，εr)。